水电站水轮机顶盖抗磨技术改造

电力18讯：    陕西省石泉县胡家湾水电站是汶水河梯极开发的第一级水电站，1997年4月建成发电。电站为隧洞引水式地面厂房，设计水头25.25m，设计最大引水流量20m3 /s。电站总装机容量3750kW（3台×1250kW），水轮机的型号HL-240-LJ-100。

    汶水河水质清澈，水轮机在正常年份运行中受泥沙磨损量很小。2002年遭受特大洪灾，洪水过后电站库区被泥沙淤满，泥沙无法全部排除。机组运行时大量沙子随水流进入水轮机，2003年9月三台水轮机铸铁顶盖先后被磨损穿眼，出现严重漏水现象。当时正值丰水期，为了抢发电量，电站对磨穿漏水的顶盖采取了一系列应急措施，如用环氧树脂加铁粉补漏，用自制射流泵加单相潜水泵抽排漏水，但不能从根本上解决止漏问题，这种状况勉强坚持到当年12月底，机组停运检修中发现，顶盖被沙子磨损的部位深度达2cm以上，且多处穿孔，后新做3台铸钢顶盖。2004年3台机组在丰水期恢复了满负荷运行状况。但是正常运行6个月后，3号机组顶盖又被沙子磨穿出现漏水现象，停机检查发现，不但新顶盖磨损严重，而且水封装置和底座也受到很大磨损，电站正常生产再次陷入困境。

    引水含沙量大使新顶盖仅使用6个月就被磨穿，如再次更换顶盖，估计也运行不了多长时间，也势必浪费电站大量资金和人力。为解决泥沙磨损问题，电站又从革新水轮机金属结构上寻求解决办法。

    通过仔细分析与总结，认为水轮机顶盖磨损形成主要原因是转动的转轮与静止部分顶盖之间存在单边0.9mm的转轮间隙，正常时是靠止漏环减少部分水流通过间隙。由于水中含沙量大，转轮间隙所受磨损增加（一年内单边间隙达1.5mm），大量含沙水流射向顶盖内，并随转轮沿圆周高速运转，在离心力的作用下，比重较大沙粒就不停地作圆周摩擦运动，水在压力作用下，排向转轮泄水孔。一旦顶盖磨损穿眼，就会引发严重漏水，导致机组不能正常运行，同时金属磨损严重变薄，强度降低振动增加，使水导油盆经常进水。

    经过反复分析和测量计算，决定在水轮机内设计安装一道密封止沙装置，并配套设计制作止漏环、抗磨硅胶和压板。先将受损部位补焊平整后再内衬一层1.2cm厚不锈钢护板（以便今后磨损后更换护板），外装用硅胶制成的抗磨损止沙装置挡住含沙水流进入顶盖内部。硅胶在弹性和水压下紧贴转轮锥面，在开机运行时，水能给硅胶起到润滑和降温作用，因此硅胶轻易不会受到磨损，从而达到抗磨止漏的目的。

    3台水轮机顶盖自2004年12月改造后，截止2006年已正常运行了一年半时间，密封止沙效果良好，水封、抗磨板及顶盖磨损问题得到缓解。同时，转轮间隙被密封后降低了顶盖内部磨损，节省了耗水量，提高了设备工效。